《運(yùn)動控制系統(tǒng)》（ 阮毅 陳伯時）思考題和課后習(xí)題答案

1、..電力拖動自動控制系統(tǒng)電力拖動自動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)（運(yùn)動控制系統(tǒng)（阮毅阮毅陳伯時）課陳伯時）課后答案包括思考題和課后習(xí)題后答案包括思考題和課后習(xí)題第2章21直流電動機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點？答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點略。22簡述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)過整流濾波后送往直流PWM變換器，通過改變直流PWM變換器中I

2、GBT的控制脈沖占空比，來調(diào)節(jié)直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。23直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動直流電壓。2=4為什么直流PWM變換器電動機(jī)系統(tǒng)比VM系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1fc），而晶閘管整流裝置的時間常數(shù)Ts通常取其最大失控時間的一半（1（2mf）。因fc通常為kHz級，而f

3、通常為工頻（50或60Hz）為一周內(nèi)），m整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會超過20，故直流PWM變換器時間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動態(tài)性能更好。2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)停止不動時，電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電流？為什么？答：電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因為電樞電壓和電樞電阻的存在。26直流PWM變換器主電路

4、中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會產(chǎn)生什么后果？答：為電動機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會使電動機(jī)在電樞電壓瞬時值為零時產(chǎn)生過電壓。27直流PWM變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因為若開關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動機(jī)供電時，有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升至負(fù)載電流時，就已經(jīng)開始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。28泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當(dāng)電動機(jī)工作于回饋制動狀態(tài)

5、時，由于二極管整流器的單向?qū)щ娦?，使得電動機(jī)由動能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只能向濾波電容充電，造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過大將導(dǎo)致電力電子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。29在晶閘管整流器電動機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過程中，反電動勢減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減

6、速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載增加，穩(wěn)態(tài)時，電機(jī)轉(zhuǎn)速會較增加之前降低。..則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。（2）有。不解釋。（3）有。不解釋。（4）有。不解釋。（5）沒有。不解釋。216在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增加、減少還是不變？在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、減少還是不變？（已驗證）答：（1）Ud減小。因負(fù)載減小，

7、轉(zhuǎn)速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，偏差電壓減小，控制電壓減小，故輸出電壓減小。（2）n不變，Ud增加。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。217閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實質(zhì)是什么？一、可以作為填空題或簡答題的21簡述直流電動機(jī)的調(diào)速方法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主，必要時輔以（弱磁調(diào)速），以（擴(kuò)大調(diào)速范圍），實現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速）。22直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有（GM調(diào)速系統(tǒng)，

8、VM調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)）。23VM調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動？1112答：整流器輸出電壓大于反電動勢時，電感儲能，電流上升，整流器輸出電壓小于反電動勢時，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動電壓，時而大于反電動勢時而小于，從而導(dǎo)致了電流脈動。當(dāng)電感較小或電動機(jī)輕載時，電流上升階段電感儲能不夠大，從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時，電感已放能完畢、電流已衰減至零，而下一個相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。24看P

9、14圖簡述VM調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時間。14答：t1時刻某一對晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為α1，在t2t1時刻，控制電壓發(fā)生變化，但此時晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對它已不起作用，只有等到下一個自然換向點t3時刻到來時，控制電壓才能將正在承受正電壓的另一對晶閘管在觸發(fā)延遲角α2后導(dǎo)通。t3t2即為失控時間，最大失控時間即為考慮t2=t1時的失控時間。25簡述VM調(diào)速系統(tǒng)存在的問題。16答：整流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動機(jī)的不可逆行

10、性。整流器晶閘管對過電壓過電流的敏感性導(dǎo)致的電動機(jī)的運(yùn)行不可靠性。整流器晶閘管基于對其門極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。26簡述不可逆PWM變換器（無制動電流通路與有制動電流通路）各個工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。171827調(diào)速時一般以電動機(jī)的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。28（調(diào)速范圍）和（靜差率）合稱調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)）。28一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）。29簡述轉(zhuǎn)速

11、反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增加（或減少）一點負(fù)載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點電樞電壓，使電動機(jī)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無數(shù)開環(huán)機(jī)械特性上各取一個相應(yīng)的工作點連接而成的。210簡述比例反饋控制的規(guī)律。答：比例控制的反饋控制系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差）的控制系統(tǒng)；反饋控制系統(tǒng)的作用是（抵抗前向通道的擾動，服從給定）；反饋系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反饋檢測的精度）。211簡述積分控制規(guī)律答：積